探訪三峽集團海拔最高光伏電站
青藏高原,世界上平均海拔最高的地方,也是離太陽最近的高原。
從長期光伏發電潛力平均值的測算數據看,中國最適合開發光伏發電的地方在青藏高原,其中西藏自治區的光伏資源最為突出。據中國氣象局公共氣象服務中心2021年評估顯示,西藏自治區年太陽能輻射總量相當于2400億噸標準煤,是全國能源消費總量的40倍以上。
高原上的光伏
三峽八宿天晶牧光互補光儲電站(以下簡稱“天晶光儲電站”)位于西藏昌都市八宿縣的邦達草原,海拔4300米左右,電站總裝機容量30兆瓦,配套儲能裝機7.5兆瓦/30兆瓦時,按照電站可行性研究報告中年發電量4450萬千瓦時預估,可以滿足周邊約2.5萬戶農牧民用電需求,每年可節約標準煤約1.36萬噸,減少二氧化碳排放量約3.61萬噸。
“除陽光輻射強烈外,這里還有不少發展光伏的優勢。”天晶光儲電站運行值長王龍飛說,“比如高原上的空氣質量好,我們光伏板的清理工作幾乎不用花費太多功夫。”
在高原建光伏,有優勢,也有困難。冬季寒冷漫長,晝夜溫差大,雪災、冰雹、大風等自然災害常見,這些都對光伏電站的穩定運行帶來不小的挑戰。
4月很多地方已是草長鶯飛,花開遍野,邦達草原上卻剛剛下過一場暴雪。“這里下暴雪還會伴有大風,嚴重時我們都得按要求撤出場區,那個時候人站在室外是能被風吹著被動小跑的。”王龍飛回憶道。
光伏發電是在白天,王龍飛和同事們常常要在夜間完成檢修工作。“電站開機的時間差不多是從早上7點左右到晚上7點左右,趁著夜晚不發電完成一些檢修,可以盡可能減少對發電的影響。”王龍飛說,“晚上氣溫更低,工作起來動作都要慢一些。對于我們來說更難的還是調整好狀態,適應高寒缺氧環境。”
不僅工作人員要適應極端氣候,這里的光伏組件和電氣設備也需要針對高海拔地區的氣候環境專門設計制造。
“高原地區空氣稀薄,影響光伏板的散熱性能,需要使用特殊設計的逆變器等電氣設備;光伏板的支架結構需要有更高的穩定性和抗風能力;場站的設備設施還要能抵御低溫霜凍和強紫外線輻射。”王龍飛介紹說,“除了組件和設備的要求,架設光伏板也有不同標準,高海拔地區太陽光照射角度更傾斜,因此和同緯度的低海拔地區相比需要設置更大的安裝角度,以保證光伏電池板能夠捕捉足夠的陽光。”
破解晝盈夜缺難題
光伏發電有一個比較突出的矛盾,就是白天發電多、夜里發不了,晴天發電效率高、陰天發電效率低,這對于電網調度是個巨大挑戰。
西藏電源結構主要以水電、光伏為主。因此存在夏盈冬缺、晝盈夜缺的情況,這種矛盾在冬季用電高峰更突出。為解決這一矛盾,西藏自治區在2022年電力保供方案中提出了鼓勵存量光伏項目增配儲能和后續新建光伏項目配儲能的方案。
“天晶光儲電站就是自治區眾多光儲保供項目之一,我們在2022年為20兆瓦存量光伏項目增配了儲能系統,新建的10兆瓦光伏項目也同步配備了儲能系統,全部按期投產。”三峽集團西藏能源投資有限公司昌都分公司總經理魏然說,“根據我們的規模,白天可存3萬千瓦時電,晚上可放將近3萬千瓦時電。像這樣大量儲能項目的建設使用,對平衡區域供電能力、改善調峰能力具有一定作用,也能在一定程度上解決光伏項目棄光的問題。”
三峽集團西藏能源投資有限公司昌都分公司工程師拉巴頓珠告訴記者,儲能設施投運以后,4小時就能存滿3萬千瓦時電,根據調度指令,基本上每天可以完成一次充放電。“2023年全年,項目的儲能總上網電量有674萬千瓦時,也就是說一年中有兩百多天的時間里,我們白天存下來的電,在夜間供給電網用上了。如果沒有儲能設施,這部分電量就浪費了。”拉巴頓珠說。
牧光互補一舉多得
在天晶光儲電站,“光伏+畜牧”也是一大特色。記者在現場看到,一片片光伏板被高高架起,身材高大的牦牛可以順暢地在板下行走吃草。
記者了解到,電站針對高原草原生態現狀,調整光伏板到合適的高度,利用光伏組件“可遮陰、能集水”的特性,保護和利用好草場資源,打造“牧光互補”光伏電站。
王龍飛說:“五六月才是這里的春天,有藍色的小花盛開,草原開始變綠,來吃草的牦牛也多一些,會很美。”